CN108404450B - 通用型天然产物提取综合生产线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种通用型天然产物提取综合生产线，它包括提取模块、预处理模块和蒸发浓缩模块。该通用型天然产物提取综合生产线可通用于花椒、玫瑰、艾叶等多种天然物的提取，进行水蒸气提取或溶剂提取实验，使实验人员可以熟悉天然物提取的实验操作过程。

Description

通用型天然产物提取综合生产线

技术领域

本发明涉及一种化工实训教学实践装置，具体涉及一种用于化工实训教学实践的通用型天然产物提取综合生产线。

背景技术

植物精油，在植物学上被称为香精油或精油，化学和医药学上被称为挥发油，商业上被称为芳香油，是一类重要的天然香料。它是通过蒸馏、萃取、吸附或压棒等物理方式从芳香植物的花、叶、皮、种子、果实等提取出来的具备芳香气味和挥发性的油状类物质。因提取而使原香料植物内含有的香气成分得以提炼浓缩成为香气的精华，所以得名为精油。

目前植物的提取方法主要包括水蒸气蒸馏法、超声辅助蒸馏法、高压提取法和溶剂提取法等，但工业应用比较多的还是水蒸气蒸馏法和溶剂萃取法，因此，设计一种适于采用水蒸气蒸馏法和溶剂萃取法进行天然产物提取综合生产线的实训装置对于植物提取行业的实验教学和职工培训具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种通用型天然产物提取综合生产线。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种通用型天然产物提取综合生产线，它包括提取模块、预处理模块和蒸发浓缩模块；

所述提取模块包括蒸汽发生器、提取罐、第一冷凝器、第一冷凝液罐、离心机和母液罐，所述蒸汽发生器的蒸汽出口连通所述提取罐底部的蒸汽入口，所述提取罐顶部的蒸汽出口连通所述第一冷凝器的进气口，所述第一冷凝器的冷凝液出口连通所述第一冷凝液罐的进液口；所述提取罐底部的出料口连通所述离心机的进料口，所述离心机的出液口连通所述母液罐的进料口；

所述预处理模块包括预处理罐、分离罐和溶剂罐，所述第一冷凝液罐的底部出液口和所述溶剂罐的出料口连通所述预处理罐的进料口，所述预处理罐的出料口连通所述分离罐的进液口；

所述蒸发浓缩模块包括蒸发器、第二冷凝器、第二冷凝液罐和浓缩液罐，所述蒸发器的上部出气口连通所述第二冷凝器的进气口且下部出液口连通所述浓缩液罐的进液口，所述第二冷凝器的冷凝液出口连通所述第二冷凝液罐的进液口。

基于上述，所述母液罐的出料口连通所述蒸发器的进料口，所述浓缩液罐的出料口连通所述蒸发器的进料口。

基于上述，所述预处理罐的外壁设置加热夹套，所述加热夹套的加热介质出口连通第一循环油泵的进液口，所述加热夹套的加热介质入口连通第一循环油泵的出液口。

基于上述，所述蒸发器的外壁设置加热层，所述加热层的加热介质出口连通第二循环油泵的进液口，所述加热层的加热介质入口连通第二循环油泵的出液口。

基于上述，所述预处理模块还包括输送泵，所述输送泵的进液口分别连通所述溶剂罐和所述预处理罐的出液口，所述输送泵的出液口分别连通所述预处理罐和所述分离罐的进液口。

基于上述，所述第一冷凝液罐、所述浓缩液罐、所述预处理罐和所述溶剂罐均为透明罐体。

基于上述，该通用型天然产物提取综合生产线还包括上部管廊、下部管廊和公用模块；

所述上部管廊中设置真空管、压缩空气管、软化水上水管、冷却水上水管和冷却水回水管；

所述下部管廊中设置排污管、第一物料管和第二物料管；

所述公用模块包括软化柱、软化水罐、循环水罐、空气缓冲罐、真空缓冲罐、真空泵、空压机、软化水泵、循环水泵；沿液体流动方向，所述冷却水上水管的出水口、所述软化柱、所述软化水罐、所述软化水泵、所述软化水上水管的进水口顺次连通；所述软化水上水管、所述冷却水上水管和所述冷却水回水管的出水口分别和所述循环水罐的进水口连通，且所述循环水罐的出水口通过所述循环水泵连通所述冷却水上水管；沿气体流动方向，所述空压机的出气口、所述空气缓冲罐和所述压缩空气管的进气口顺次连通，所述真空泵的抽气口、所述真空缓冲罐和所述真空管的出气口顺次连通。

基于上述，所述提取罐的进气口连通所述压缩空气管，所述母液罐、所述预处理罐、所述第二冷凝液罐的排气口分别连通所述真空管，所述离心机、所述提取罐和所述预处理罐的进液口连通所述软化水上水管。

基于上述，所述母液罐、所述分离罐的出液口连通所述第二物料管的进液口，所述第一冷凝液罐的底部出料口连通所述第一物料管的进液口，所述预处理罐的进液口连通所述第一物料管的出液口，所述蒸发器的进料口连通所述第二物料管的出液口。

基于上述，所述第一冷凝液罐为透明锥形罐体。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体地说，本发明具有以下优点：

本发明提供的通用型天然产物提取综合生产线普遍适用于花椒、玫瑰、艾叶等药物或精油提取教学实验，实训范围较广，同时该通用型天然产物提取综合生产线可以进行水蒸气提取工艺、溶剂提取工艺以及水蒸气和溶剂提取相结合工艺，可以进行不同类型的教学实验，呈现出多种教学点，降低装置购置成本；同时，与传统的冷模实训装置相比，该通用型天然产物提取综合生产线可以进行真实物料实验，不仅可以用于实训操作教学训练，还可以满足科研中试实验的需求；另外，该通用型天然产物提取综合生产线中涉及液体输送、萃取、离心、加热、冷却和蒸发浓缩等多种化工操作，液体输送方式包括重力输送、负压输送和泵体输送多种液体输送方式，实现多元化教学；蒸发浓缩模块可以对溶剂进行回收利用，避免环境污染和物料浪费；另外该装置中包括公用模块，可以使实验人员充分了解软化水的制备过程，学习压缩空气和真空环境在生产中的应用方式，可采用软化水作为冷却水使用，避免管道结垢，提高装置使用寿命；而且，该通用型天然产物提取综合生产线中部分元件为透明结构，便于学生进行实验观察；最后，该通用型天然产物提取综合生产线各模块可以共同使用进行提取综合生产线实训，也可以各模块分开使用进行强化学习，使用模式更加多样化，有较强的实用性，而且各模块之间和管路之间可以自由拆装组合，进行开放性实验研究，锻炼学生的动手能力，培养学生的创造性。

附图说明

图1 是本发明中通用型天然产物提取综合生产线的工艺流程图。

图2 是本发明中所述公用模块的结构示意图。

图3 是本发明中所述提取模块的结构示意图。

图4 是本发明中所述预处理模块的结构示意图。

图5 是本发明中所述蒸发浓缩模块的结构示意图。

图中：1.软化柱；2.软化水罐；3.循环水罐；4. 空气缓冲罐；5.真空缓冲罐；6.软化水泵；7.循环水泵；8.空压机；9.真空泵；10.蒸汽发生器；11.提取罐；12.离心机；13.母液罐；14.第一冷凝液罐；15.第一冷凝器；16. 第一循环油泵；17.预处理罐；18.溶剂罐；19.分离罐；20.输送泵；21.第二冷凝液罐；22.第二冷凝器；23.蒸发器；24.第二循环油泵；25.浓缩液罐。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1-5所示，一种通用型天然产物提取综合生产线，它包括上部管廊、下部管廊以及设置于上、下管廊之间的公用模块、提取模块、预处理模块和蒸发浓缩模块；

所述上部管廊中设置真空管、压缩空气管、软化水上水管、冷却水上水管和冷却水回水管；所述下部管廊中设置排污管、第一物料管和第二物料管；

所述公用模块包括软化柱1、软化水罐2、循环水罐3、空气缓冲罐4、真空缓冲罐5、真空泵9、空压机8、软化水泵6、循环水泵7；沿液体流动方向，所述冷却水上水管的出水口、所述软化柱1、所述软化水罐2、所述软化水泵6、所述软化水上水管的进水口顺次连通，以便所述冷却水上水管中的自来水进入软化水柱中进行软化，制备软化水；所述软化水上水管、所述冷却水上水管和所述冷却水回水管的出水口分别和所述循环水罐3的进水口连通，且所述循环水罐3的出水口通过所述循环水泵7连通所述冷却水上水管，以便所述软化柱1或软化水罐2发生意外使软化水无法正常供应时，可以使用所述冷却水上水管的自来水继续进行试验；沿气体流动方向，所述空压机8的出气口、所述空气缓冲罐5和所述压缩空气管的进气口顺次连通，所述真空泵9的抽气口、所述真空缓冲罐4和所述真空管的出气口顺次连通，以便为实训装置提供压缩空气和真空环境。

进一步，软化水罐2和循环水罐3内分别设有液位计，所述软化水泵6连通的出水管道设置流量调节阀VA103，循环水泵7连通的出水管道设置流量调节阀VA106，以便根据软化水罐2的液位调节软化水泵6的出水流量，以便根据循环水罐3的液位调节循环水泵7的出水流量。

所述提取模块包括蒸汽发生器10、提取罐11、第一冷凝器15、第一冷凝液罐14、离心机12和母液罐13，所述蒸汽发生器10的蒸汽出口连通所述提取罐11底部的蒸汽入口，所述提取罐11顶部的蒸汽出口连通所述第一冷凝器15的进气口，所述第一冷凝器15的冷凝液出口连通所述第一冷凝液罐14的进液口；所述提取罐11底部的出料口连通所述离心机12的进料口，所述离心机12的出液口连通所述母液罐13的进料口；所述第一冷凝液罐14为透明锥形罐体，透明锥形罐体的横截面由下至上减小，使用水蒸汽提取时冷凝液在透明锥形罐体中分层，上层少量的挥发油就有较大的液面高度，更容易和下层水层分开，提高分离效率。所述第一冷凝器15中设有温度传感器，所述第一冷凝器15的冷却水入口连通所述冷凝水上水管的管路上设置流量调节阀VA204，根据所述第一冷凝器15中的水度调节冷却水流量。

所述预处理模块包括预处理罐17、分离罐19、输送泵20和溶剂罐18，所述第一冷凝液罐14的底部出液口和所述溶剂罐18的出料口连通所述预处理罐17的进料口，所述预处理罐17的出料口连通所述分离罐19的进液口；所述输送泵20的进液口分别连通所述溶剂罐18和所述预处理罐17的出液口，所述输送泵20的出液口分别连通所述预处理罐17和所述分离罐19的进液口。

所述蒸发浓缩模块包括蒸发器23、第二冷凝器22、第二冷凝液罐21和浓缩液罐25，所述蒸发器23的上部出气口连通所述第二冷凝器22的进气口且下部出液口连通所述浓缩液罐25的进液口，所述第二冷凝器22的冷凝液出口连通所述第二冷凝液罐21的进液口。进一步，所述母液罐13的出料口连通所述蒸发器23的进料口，所述浓缩液罐25的出料口连通所述蒸发器23的进料口，以便进行溶剂萃取时，萃取后溶液可以直接进入所述蒸发浓缩模块进行浓缩。

具体的，所述预处理罐17的外壁设置加热夹套，所述加热夹套的加热介质出口连通第一循环油泵16的进液口，所述加热夹套的加热介质入口连通第一循环油泵16的出液口。所述蒸发器23的外壁设置加热层，所述加热层的加热介质出口连通第二循环油泵24的进液口，所述加热层的加热介质入口连通第二循环油泵24的出液口。

进一步，为了便于观察，所述第一冷凝液罐14、所述浓缩液罐25、所述预处理罐17和所述溶剂罐18均为透明罐体。

进一步，所述提取罐11的进气口连通所述压缩空气管，避免出料时，固体物料堵塞管道，所述母液罐13、所述预处理罐17、所述第二冷凝液罐21的排气口分别连通所述真空管，以便形成负压环境，所述离心机12、所述提取罐11和所述预处理罐17的进液口连通所述软化水上水管，以便输入软化水。

进一步，所述第二冷凝器22与所述蒸发器23连通的进气口设置压力传感器，所述第二冷凝液罐21与所述真空管连通的管道设置气体流量调节阀VA403，以便根据所述压力传感器测定的压力值调节所述第二冷凝液罐21与所述真空管连通管道的流量。

具体的，所述母液罐13、所述分离罐19的出液口连通所述第二物料管的进液口，所述第一冷凝液罐14的底部出料口连通所述第一物料管的进液口，所述预处理罐17的进液口连通所述第一物料管的出液口，所述蒸发器23的进料口连通所述第二物料管的出液口。

具体的，参见图2-5，该通用型天然产物提取综合生产线中还包括若干阀门VA101～VA412以及液位计、温度计和压力计等。

利用该通用型天然产物提取综合生产线的进行实训的方法：

1.水蒸气提取和溶剂萃取结合

将粉碎后的花椒称重后投入提取罐11中，开启蒸汽发生器10加热系统，向提取罐11内通入蒸汽，开启提取罐11搅拌，设定在低转速搅拌，开启第一冷凝器15冷却水进水，含有花椒精油的蒸汽经第一冷凝器15冷凝后进入第一冷凝液罐14上层为花椒精油，经第一冷凝液罐14顶部聚集排出，下层为含有少量精油的冷凝水，通过第一物料负压输送入预处理罐17中，提取后的花椒液固混合物经提取罐底11部罐底球阀排放至离心机12离心过滤，固体可作为肥料使用，切忌不可经装置排污管排放，以免堵塞排污管，滤液经排污总管排放；液体进入母液罐13中

开启预处理罐17搅拌电机，加入一定量的萃取剂石油醚（乙醚），加热搅拌萃取40min，开启输送泵20，将预处理罐17中的萃取液倒入分离罐19，分层放出下层废水排放，上层萃取剂层经2#物料管进入蒸发浓缩工段处理，回收溶剂后得到精油产品。

2.溶剂提取

提取原料可采用经水蒸气提取后的花椒作为实验原料，也可直接投入新鲜的花椒粉末，按照固液比1：4在提取罐11加入萃取剂石油醚（沸程60-90℃），升温搅拌萃取1 h，降温后直接离心过滤，滤液进入母液罐13，经提取罐11提取后的滤液进入蒸发浓缩模块中的蒸发器23，进行蒸发浓缩处理，浓缩液经放料阀进入浓缩液罐25，也可经VA410再次进入刮板蒸发器23进行蒸发浓缩处理，直至溶剂回收彻底，溶剂蒸汽经第二冷凝器22进入第二冷凝液罐21，可经排液阀放出并计量后倒入提取罐11中循环利用。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种通用型天然产物提取综合生产线，其特征在于：它包括提取模块、预处理模块、下部管廊和蒸发浓缩模块；

所述提取模块包括蒸汽发生器、提取罐、第一冷凝器、第一冷凝液罐、离心机和母液罐，所述蒸汽发生器的蒸汽出口连通所述提取罐底部的蒸汽入口，所述提取罐顶部的蒸汽出口连通所述第一冷凝器的进气口，所述第一冷凝器的冷凝液出口连通所述第一冷凝液罐的进液口；所述提取罐底部的出料口连通所述离心机的进料口，所述离心机的出液口连通所述母液罐的进料口；

所述预处理模块包括预处理罐、分离罐和溶剂罐，所述第一冷凝液罐的底部出液口和所述溶剂罐的出料口连通所述预处理罐的进料口，所述预处理罐的出料口连通所述分离罐的进液口；

所述下部管廊中设置排污管、第一物料管和第二物料管；

所述蒸发浓缩模块包括蒸发器、第二冷凝器、第二冷凝液罐和浓缩液罐，所述蒸发器的上部出气口连通所述第二冷凝器的进气口且下部出液口连通所述浓缩液罐的进液口，所述第二冷凝器的冷凝液出口连通所述第二冷凝液罐的进液口；

所述母液罐、所述分离罐的出液口连通所述第二物料管的进液口，所述第一冷凝液罐的底部出料口连通所述第一物料管的进液口，所述预处理罐的进液口连通所述第一物料管的出液口，所述蒸发器的进料口连通所述第二物料管的出液口。

2.根据权利要求1所述的通用型天然产物提取综合生产线，其特征在于：所述母液罐的出料口连通所述蒸发器的进料口，所述浓缩液罐的出料口连通所述蒸发器的进料口。

3.根据权利要求1所述的通用型天然产物提取综合生产线，其特征在于：所述预处理罐的外壁设置加热夹套，所述加热夹套的加热介质出口连通第一循环油泵的进液口，所述加热夹套的加热介质入口连通第一循环油泵的出液口。

4.根据权利要求1所述的通用型天然产物提取综合生产线，其特征在于：所述蒸发器的外壁设置加热层，所述加热层的加热介质出口连通第二循环油泵的进液口，所述加热层的加热介质入口连通第二循环油泵的出液口。

5.根据权利要求1所述的通用型天然产物提取综合生产线，其特征在于：所述预处理模块还包括输送泵，所述输送泵的进液口分别连通所述溶剂罐和所述预处理罐的出液口，所述输送泵的出液口分别连通所述预处理罐和所述分离罐的进液口。

6.根据权利要求1所述的通用型天然产物提取综合生产线，其特征在于：所述第一冷凝液罐、所述浓缩液罐、所述预处理罐和所述溶剂罐均为透明罐体。

7.根据权利要求1-6任一项所述的通用型天然产物提取综合生产线，其特征在于：它还包括上部管廊和公用模块；

所述上部管廊中设置真空管、压缩空气管、软化水上水管、冷却水上水管和冷却水回水管；

所述公用模块包括软化柱、软化水罐、循环水罐、空气缓冲罐、真空缓冲罐、真空泵、空压机、软化水泵、循环水泵；沿液体流动方向，所述冷却水上水管的出水口、所述软化柱、所述软化水罐、所述软化水泵、所述软化水上水管的进水口顺次连通；所述软化水上水管、所述冷却水上水管和所述冷却水回水管的出水口分别和所述循环水罐的进水口连通，且所述循环水罐的出水口通过所述循环水泵连通所述冷却水上水管；沿气体流动方向，所述空压机的出气口、所述空气缓冲罐和所述压缩空气管的进气口顺次连通，所述真空泵的抽气口、所述真空缓冲罐和所述真空管的出气口顺次连通。

8.根据权利要求7所述的通用型天然产物提取综合生产线，其特征在于：所述提取罐的进气口连通所述压缩空气管，所述母液罐、所述预处理罐、所述第二冷凝液罐的排气口分别连通所述真空管，所述离心机、所述提取罐和所述预处理罐的进液口连通所述软化水上水管。

9.根据权利要求1所述的通用型天然产物提取综合生产线，其特征在于：所述第一冷凝液罐为透明锥形罐体。

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